JPH11326769A - 結像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンタクトガラスと等倍リニアセンサ基板と
の平行配置を可能にし、装置の高さを低くすることを可
能にする結像素子を得る。 【解決手段】 第一のレンズアレイ２と第二のレンズア
レイ３とのレンズの光軸を平行にし、ルーフプリズムア
レイ４を各稜線を含む平面が第一のレンズアレイの各レ
ンズの光軸を含む平面と略４５°をなすように設け、ル
ーフプリズムアレイ４と第二のレンズアレイ３との間
に、反射平面５を設ける。この反射平面５は、第一のレ
ンズアレイ２から入射してルーフプリズムアレイ４で反
射した光を第二のレンズアレイ３から出射させる方向へ
と反射させる。このような構成により、この結像素子１
を読取光学系に用いると、コンタクトガラス６と等倍リ
ニアセンサ基板８とを平行に配置できるので、装置の高
さを低くできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やファクシ
ミリ等に用いられる読取光学系、或いは、光プリントヘ
ッドや自己走査型光プリントヘッドに用いられる書込光
学系を構成する結像素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、読取光学系や書込光学系として用
いられている等倍結像光学系を構成する結像素子には、
二つのレンズアレイと、ルーフプリズムアレイとが一体
成形されたルーフプリズムレンズアレイがある。レンズ
アレイは、複数個のレンズが一列に並べられて形成され
たものであり、ルーフプリズムアレイは、直交する二平
面を有する屋根型のルーフプリズムが稜線に直交する方
向に複数個並列に形成されたものである。

【０００３】従来のルーフプリズムレンズアレイの第一
の例としては、特公平５−５３２４５号公報に記載の導
光レンズアレイがある。本例の導光レンズアレイは、三
角柱など角柱形状に近似される形状である。この導光レ
ンズアレイが有する方形面のうちの一面には、ルーフプ
リズムアレイが形成されており、この面を挾む二面に
は、それぞれレンズアレイが形成されている。レンズア
レイを備える二面のうちの一面は入射側であり、他の一
面は出射側である。

【０００４】入射側の面とルーフプリズムアレイが形成
されている面との間の角と、出射側の面とルーフプリズ
ムアレイが形成されている面との間の角とは、等しい角
度の鋭角である。したがって、入射側の面と出射側の面
とは平行でないので、入射側のレンズの光軸と出射側の
レンズの光軸とは平行にならず、交差する。

【０００５】さらに、本例の導光レンズアレイには、入
射側の面の各レンズの間から、入射側の面に直交する切
欠き溝が形成されている。この切欠き溝は、隣りのレン
ズからの光を遮るためのものである。

【０００６】このような構造により、入射側のレンズア
レイから入射した光は、ルーフプリズムアレイで反射さ
れて、出射側のレンズアレイから出射する。

【０００７】また、従来のルーフプリズムレンズアレイ
の第二の例としては、特開平７−３５９９８号公報に記
載のものがある。本例では、出射光の光量分布を均一化
するために、レンズアレイの各レンズに対応するルーフ
プリズムを複数形成している。このような構造により、
原稿のある点からあらゆる方向へと反射した光を広範囲
に渡って拾うことができ、隣り合うレンズが互いに重な
りあう範囲の反射光を出射している。したがって、光量
の分布が均一化される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の第一の例では、
入射側の光軸と出射側の光軸とが交差する。このため、
例えばこの導光レンズアレイが読取光学系に用いられる
場合、原稿が載置されるコンタクトガラスに入射側の光
軸が直交し、出射側の光軸に受光素子を有する等倍リニ
アセンサ基板が直交するように配設されるので、コンタ
クトガラスと等倍リニアセンサ基板とが平行に配設され
ない。特に、入射側の光軸と出射側の光軸とが直交する
場合には、コンタクトガラスに対して等倍リニアセンサ
基板が直交配置される。等倍リニアセンサ基板は、受光
素子以外の電子部品及び電子回路パターンのためのスペ
ースも要するので小さくするには限りがあり、短手方向
をコンタクトガラスに対して直交させても、下端が導光
レンズアレイよりも大きく突出してしまい、このため、
装置が大型化してしまうという不都合がある。

【０００９】反射部材の追加により出射光の出射方向を
変えることも可能ではあるが、反射部材の追加及び反射
部材を高精度で配置するための組付け費用により、大幅
にコストアップしてしまう。

【００１０】従来の第二の例では、一つのレンズに対し
て複数のルーフプリズムを設けることによって光量分布
は均一化されても、各ルーフプリズムの谷部付近で、入
射光が一回反射しただけで出射したりすることで発生す
るクロストーク光など、隣接するレンズからの迷光を防
ぐことができず、画質やコントラスト解像力の低下を招
いてしまうという不都合がある。

【００１１】アパーチャを設ければ迷光を防止する効果
が得られるが、迷光を完全に防止するためには、レンズ
開口面積を極端に狭くしなければならないので、光利用
効率が非常に悪くなってしまう。

【００１２】本発明は、コンタクトガラスと等倍リニア
センサ基板との平行配置を可能にし、装置の高さを低く
することを可能にする結像素子を得ることを目的とす
る。

【００１３】また本発明は、光利用効率を向上させると
ともに、迷光を防止することを目的とする。

【００１４】またさらに、谷部近傍にあたった光束は、
境界面で一度反射されただけで出射したりしてクロスト
ーク光になりやすいが、そのような谷部で発生するクロ
ストーク光の防止を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の結
像素子は、複数個の等価なレンズが一列に配列された第
一のレンズアレイと、前記第一のレンズアレイの各レン
ズに対応し且つ前記第一のレンズアレイの各レンズの光
軸に平行な光軸を有する複数個の等価なレンズが一列に
配列された第二のレンズアレイと、複数のルーフプリズ
ムが稜線に直交する方向に配列されていて、前記各ルー
フプリズムの各稜線を含む平面が、前記第一のレンズア
レイの各レンズの光軸を含む平面と略４５°をなすルー
フプリズムアレイと、前記第一のレンズアレイから入射
して前記ルーフプリズムアレイで反射した光を前記第二
のレンズアレイから出射させる方向へと反射させる反射
平面とを備える。

【００１６】したがって、ルーフプリズムアレイと第二
のレンズアレイとの間の光路に反射平面を設けたことに
より、入射側のレンズの光軸と出射側のレンズの光軸と
を平行にでき、このため、読取光学系に用いられる場
合、コンタクトガラスと等倍リニアセンサ基板とを平行
に配置できるので、装置の高さを低くできる。また、反
射平面は、第一及び第二のレンズアレイやルーフプリズ
ムアレイとともに一体成形できるため、別体で反射平面
を設ける場合に比べて、コストが抑えられる。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の結
像素子であって、前記第一及び第二のレンズアレイの各
レンズに対応してアパーチャアレイが配置されている。

【００１８】したがって、アパーチャアレイの形状を最
適化することにより、クロストーク光を防止できる。

【００１９】請求項３記載の発明は、請求項１記載の結
像素子であって、前記第一及び第二のレンズアレイの各
レンズの光軸間に遮光構造が設けられている。

【００２０】したがって、遮光構造の形状を最適化する
ことにより、クロストーク光を防止できる。

【００２１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の結
像素子であって、前記第一及び第二のレンズアレイのう
ち一方のレンズアレイの各レンズに対応してアパーチャ
アレイが配置され、他方のレンズアレイの各レンズの光
軸間に遮光構造が設けられている。

【００２２】したがって、アパーチャアレイ及び遮光構
造の形状を最適化することにより、クロストーク光を防
止できる。

【００２３】請求項５記載の発明は、請求項４記載の結
像素子であって、前記アパーチャアレイと前記遮光構造
とが一体成形されている。

【００２４】したがって、部品点数が減少し、低コスト
化を実現できる。

【００２５】請求項６記載の発明は、請求項１，２，
３，４又は５記載の結像素子であって、前記ルーフプリ
ズムの谷部は、受けた光を第二のレンズアレイに入射し
ない方向へ導く一つ以上の平面又は曲面で形成されてい
る。

【００２６】したがって、谷部に向かってきたクロスト
ーク光になる光束は、平面又は曲面で反射されて第二の
レンズアレイに入射しない方向へ導かれるため、結像せ
ず、クロストーク光を防止できる。

【００２７】請求項７記載の発明は、請求項１，２，
３，４又は５記載の結像素子であって、前記ルーフプリ
ズムの谷部近傍は、光を散乱させる粗し面又は光吸収部
材で形成されている。

【００２８】したがって、谷部に向かってきたクロスト
ーク光になる光束は、散乱又は吸収されるため、クロス
トーク光を防止できる。

【００２９】請求項８記載の発明は、請求項２，３，４
又は５記載の結像素子であって、前記ルーフプリズムア
レイは、前記第一及び第二のレンズアレイの各レンズに
対して二つ以上のルーフプリズムを有し、前記各レンズ
に対応して配置された前記アパーチャアレイ又は前記各
レンズの光軸間に設けられた前記遮光構造の隔壁の幅
は、前記アパーチャアレイ又は前記遮光構造の隔壁を前
記光軸方向に投影した位置に位置する前記ルーフプリズ
ムの幅よりも広い。

【００３０】したがって、従来の構造であればクロスト
ーク光になってしまう谷部に向かってきた光束をも有効
結像光束として利用できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の結像素子の第一の実施の
形態について、図１〜図４に基づいて説明する。図１
は、本実施の形態の結像素子の外形を示す斜視図であ
り、図２はその正面図である。図３は、結像素子の配置
を概略的に示す左側面図である。図４は、図３で矢示す
るＡ方向、すなわち光路の始点と光路の終点とが重なる
方向から見た光路を示す模式図である。図４において
は、結像素子は簡略化し、Ａ方向からの投影図として示
している。

【００３２】本実施の形態の結像素子１は、第一のレン
ズアレイ２と、第二のレンズアレイ３と、ルーフプリズ
ムアレイ４と、反射平面５とが一体成形されたものであ
る。

【００３３】第一及び第二のレンズアレイ２，３には、
それぞれ複数個の等価なレンズ２ａ，３ａが一列に配列
されており、各レンズ２ａの各光軸及び各レンズ３ａの
各光軸は互いに平行である。

【００３４】図３に示すように、結像素子１は、第一及
び第二のレンズアレイ２，３の各レンズ２ａ，３ａの光
軸がコンタクトガラス６に直交するように配設される。
ここで、第一のレンズアレイ２はコンタクトガラス６側
に突出しており、コンタクトガラス６からの距離は、第
一のレンズアレイ２までの距離よりも、第二のレンズア
レイ３までの距離の方が長い。そして、コンタクトガラ
ス６と第二のレンズアレイ３との間に、受光素子７を備
える等倍リニアセンサ基板８が位置している。ここで、
コンタクトガラス６から第一のレンズアレイ２の各レン
ズ２ａまでの距離と、第二のレンズアレイ３から受光素
子７までの距離とは、等しい。

【００３５】ルーフプリズムアレイ４は、複数のルーフ
プリズム４ａがその稜線に直交する方向に配列されたも
のであり、各ルーフプリズム４ａの各稜線を含む平面
は、各レンズ２ａの各光軸を含む平面と略４５°をな
す。また、本実施の形態のルーフプリズム４ａは、レン
ズ２ａ，３ａと等ピッチで設けられている。反射平面５
は、ルーフプリズムアレイ４に略直交し、各レンズ３ａ
の各光軸を含む平面と略４５°をなす。

【００３６】このような構成において、結像素子１は、
コンタクトガラス６に対して原稿（図示せず）の反対側
に位置する。光源（図示せず）で照らされた原稿からの
光は、通常、第一のレンズアレイ１から入射し、ルーフ
プリズムアレイ４で二回反射して光軸が９０°曲げら
れ、さらに反射平面５で反射して光軸が９０°曲げられ
て、第二のレンズアレイ３から出射し、等倍リニアセン
サ基板８に設けられている受光素子７で受光される。

【００３７】このように本実施の形態では、入射時の光
軸に対して出射時の光軸は平行で且つオフセットされて
いる。これにより、等倍リニアセンサ基板８をコンタク
トガラス６に対して平行に配設することができるため、
装置の高さを低くすることができる。

【００３８】なお、本実施の形態の実施にあたっては、
図５及び図６に示すように、第一及び第二のレンズアレ
イ２，３に、各レンズ２ａ，３ａに対応する開口９ａ，
１０ａが形成されたアパーチャアレイ９，１０を設けて
もよい。ここで、図６は図５に示すＡ方向から見た光路
を示す模式図であるが、アパーチャアレイ９，１０は光
路を判り易くするため、本来のＡ方向からの見え方でな
く、模式的に正面方向からの見え方で示した。また、図
７に示すように、各レンズ２ａ，３ａの配列光軸間に遮
光構造１１を設けてもよい。この遮光構造１１は、遮光
性の部材であってもよく、溝であってもよい。さらに、
図８及び図９に示すように、第一及び第二のレンズアレ
イ２，３の一方にアパーチャアレイ９又は１０を、他方
に遮光構造１１を設けてもよい。（図８，図９では、第
一のレンズアレイ２に遮光構造１１を、第二のレンズア
レイ３にアパーチャアレイ１０を設けた状態を示してい
るが、逆でもよい。） アパーチャアレイ９はクロストーク光になる光束を排除
し、遮光構造１１はクロストーク光になる光束の光路を
断つ。アパーチャアレイ９，１０や遮光構造１１の形状
を最適化することによって、クロストーク光を防止し、
光量分布の均一性を向上させることが可能となる。

【００３９】次に、本発明の結像素子の第二の実施の形
態について、図１０及び図１１に基づいて説明する。な
お、前実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号
を用い、詳細な説明も省略する（以下の実施の形態でも
同様とする）。

【００４０】本実施の形態では、ルーフプリズムアレイ
４の谷部を、二つの平面１２，１３で形成している。各
平面１２，１３は、全てのルーフプリズム４ａの稜線を
含む平面に対してそれぞれ角度θ，θ’だけ傾斜してい
る。

【００４１】このような構成において、谷部に向かって
きた光束は、平面１２又は平面１３で反射されて、出射
側の第二のレンズアレイ３には向かわず、結像しないた
め、クロストーク光にならない。また、正常な光束は、
谷部を使用せず、第二のレンズアレイ３へ向い、結像さ
れる。したがって、本実施の形態によれば、光利用効率
及び光量分布均一性を落とさずに、クロストーク光を防
止できる。

【００４２】なお、本実施の形態では、谷部を二つの平
面で形成しているが、実施にあたっては、一つ以上の平
面又は曲面で谷部を形成していてもよい。

【００４３】次に、本発明の結像素子の第三の実施の形
態について、図１２に基づいて説明する。本実施の形態
では、谷部近傍を光を散乱させる粗し面１４か、光を吸
収する光吸収部材１５により形成する。

【００４４】このような構成において、谷部に向かって
きた光束は、粗し面１４で拡散されるか光吸収部材１５
で吸収される。また、正常な光束は、谷部を使用せず、
第二のレンズアレイ３へ向い、結像される。したがっ
て、本実施の形態によれば、光利用効率及び光量分布均
一性を落とさずに、クロストーク光を防止できる。

【００４５】次に、本発明の結像素子の第四の実施の形
態について、図１３及び図１４に基づいて説明する。本
実施の形態では、これまでの谷部に、小さいルーフプリ
ズム４ｂを形成している。

【００４６】このような構成において、これまで谷部で
あった箇所へ向かってきた光束を有効結像光束として利
用できる。

【００４７】ここで、図１４に示すように、小さいルー
フプリズム４ｂの幅がアパーチャアレイ９の幅よりも広
い場合、隔壁の直近に入射した光束Ｌ１が小さいルーフ
プリズム４ｂで反射されてクロストーク光になってしま
うが、小さいルーフプリズム４ｂの幅がアパーチャアレ
イ９の隔壁の幅よりも狭い場合、隔壁の直近に入射した
光束Ｌ２は小さいルーフプリズム４ｂを使用しないの
で、クロストーク光を防ぐことができる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、第一のレンズ
アレイから入射してルーフプリズムアレイで反射した光
を第二のレンズアレイから出射させる方向へと反射させ
る反射平面を設けたので、入射側のレンズの光軸と出射
側のレンズの光軸とを平行にでき、このため、読取光学
系に用いられる場合、コンタクトガラスと等倍リニアセ
ンサ基板とを平行に配置できるので、装置の高さを低く
できる。また、反射平面は、第一及び第二のレンズアレ
イやルーフプリズムアレイとともに一体成形できるた
め、結像素子と別体で反射平面を設ける場合に比べて、
部品数が増えることがなく、高精度で配置するための組
付け費用もかからず、コストを抑えることができる。

【００４９】請求項２記載の発明では、第一及び第二の
レンズアレイの各レンズに対応してアパーチャアレイが
配置されているので、アパーチャアレイの形状を最適化
することにより、クロストーク光を防止できる。

【００５０】請求項３記載の発明では、第一及び第二の
レンズアレイの各レンズの光軸間に遮光構造が設けられ
ているので、遮光構造の形状を最適化することにより、
クロストーク光を防止できる。

【００５１】請求項４記載の発明では、第一及び第二の
レンズアレイのうち一方のレンズアレイの各レンズに対
応してアパーチャアレイが配置され、他方のレンズアレ
イの各レンズの光軸間に遮光構造が設けられているの
で、アパーチャアレイ及び遮光構造の形状を最適化する
ことにより、クロストーク光を防止できる。

【００５２】請求項５記載の発明では、請求項４のアパ
ーチャアレイと遮光構造とが一体成形されているので、
部品点数が減少し、低コスト化を実現できる。

【００５３】請求項６記載の発明では、ルーフプリズム
の谷部は、受けた光を第二のレンズアレイに入射しない
方向へ導く一つ以上の平面又は曲面で形成されているの
で、谷部に向かってきたクロストーク光になる光束は、
平面又は曲面で反射されて第二のレンズアレイに入射し
ない方向へ導かれるため、結像せず、クロストーク光を
防止できる。

【００５４】請求項７記載の発明では、ルーフプリズム
の谷部近傍は、光を散乱させる粗し面又は光吸収部材で
形成されているので、谷部に向かってきたクロストーク
光になる光束は、散乱又は吸収されるため、クロストー
ク光を防止できる。

【００５５】請求項８記載の発明では、ルーフプリズム
アレイは、各レンズに対して二つ以上のルーフプリズム
を有し、アパーチャアレイ又は遮光構造の隔壁の幅は、
隔壁を光軸方向に投影した位置に位置するルーフプリズ
ムの幅よりも広いので、従来の構造であればクロストー
ク光になってしまう谷部に向かってきた光束をも有効結
像光束として利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の結像素子の第一の実施の形態を示す斜
視図である。

【図２】正面図である。

【図３】結像素子の配置を概略的に示す左側面図であ
る。

【図４】光路の始点と光路の終点とが重なる方向から見
た光路を示す模式図である。

【図５】第一の変形例を示す左側面図である。

【図６】光路の始点と光路の終点とが重なる方向から見
た光路を示す模式図である。

【図７】第二の変形例における光路の始点と光路の終点
とが重なる方向から見た光路を示す模式図である。

【図８】第三の変形例を示す左側面図である。

【図９】正面図である。

【図１０】本発明の結像素子の第二の形態を示す左側面
図である。

【図１１】光路の始点と光路の終点とが重なる方向から
見た光路を示す模式図である。

【図１２】本発明の実施の第三の形態における光路の始
点と光路の終点とが重なる方向から見た光路を示す模式
図である。

【図１３】本発明の実施の第四の形態における光路の始
点と光路の終点とが重なる方向から見た光路を示す模式
図である。

【図１４】隔壁とルーフプリズムとの関係を示す模式図
である。

【符号の説明】 １ 結像素子 ２ 第一のレンズアレイ ２ａ レンズ ３ 第二のレンズアレイ ３ａ レンズ ４ ルーフプリズムアレイ ４ａ，４ｂ ルーフプリズム ５ 反射平面 ９，１０ アパーチャアレイ １１ 遮光構造 １２，１３ 平面 １４ 粗し面 １５ 光吸収部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 彰 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の等価なレンズが一列に配列され
   た第一のレンズアレイと、 前記第一のレンズアレイの各レンズに対応し且つ前記第
   一のレンズアレイの各レンズの光軸に平行な光軸を有す
   る複数個の等価なレンズが一列に配列された第二のレン
   ズアレイと、 複数のルーフプリズムが稜線に直交する方向に配列され
   ていて、前記各ルーフプリズムの各稜線を含む平面が、
   前記第一のレンズアレイの各レンズの光軸を含む平面と
   略４５°をなすルーフプリズムアレイと、 前記第一のレンズアレイから入射して前記ルーフプリズ
   ムアレイで反射した光を前記第二のレンズアレイから出
   射させる方向へと反射させる反射平面と、を備える結像
   素子。
2. 【請求項２】 前記第一及び第二のレンズアレイの各レ
   ンズに対応してアパーチャアレイが配置されている請求
   項１記載の結像素子。
3. 【請求項３】 前記第一及び第二のレンズアレイの各レ
   ンズの光軸間に遮光構造が設けられている請求項１記載
   の結像素子。
4. 【請求項４】 前記第一及び第二のレンズアレイのうち
   一方のレンズアレイの各レンズに対応してアパーチャア
   レイが配置され、他方のレンズアレイの各レンズの光軸
   間に遮光構造が設けられている請求項１記載の結像素
   子。
5. 【請求項５】 前記アパーチャアレイと前記遮光構造と
   が一体成形されている請求項４記載の結像素子。
6. 【請求項６】 前記ルーフプリズムの谷部は、受けた光
   を第二のレンズアレイに入射しない方向へ導く一つ以上
   の平面又は曲面で形成されている請求項１，２，３，４
   又は５記載の結像素子。
7. 【請求項７】 前記ルーフプリズムの谷部近傍は、光を
   散乱させる粗し面又は光吸収部材で形成されている請求
   項１，２，３，４又は５記載の結像素子。
8. 【請求項８】 前記ルーフプリズムアレイは、前記第一
   及び第二のレンズアレイの各レンズに対して二つ以上の
   ルーフプリズムを有し、前記各レンズに対応して配置さ
   れた前記アパーチャアレイ又は前記各レンズの光軸間に
   設けられた前記遮光構造の隔壁の幅は、前記アパーチャ
   アレイ又は前記遮光構造の隔壁を前記光軸方向に投影し
   た位置に位置する前記ルーフプリズムの幅よりも広い請
   求項２，３，４又は５記載の結像素子。